电厂干煤棚螺栓球网架设计的选型及处理的方法.doc

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1、电 厂 干 煤 棚 螺 栓 球 网 壳支座设计的选型对整个工程造价的影响提要： 本文针对电厂干煤棚螺栓球网壳支座设计对工程造价的影响问题，提出在大跨度网壳结构采用单双排支座对工程造价和提高结构安全性的影响。本文详细分析了在不同约束下（单排支座约束和双排支座约束下）结构的受力性能、经济性、安全性以及施工工艺和主要结点构造比较。通过对安徽金源热电有限公司电厂干煤棚89米跨度正放四角锥螺栓球网壳工程分别采用单、双排支座约束的实例计算分析比较，得出了一些有实用意义的结论和建议，为工程设计和施工提供了参考。关键词：大跨度 螺栓球网壳 支座设计1综述：随着我国的经济迅猛发展，对整个能源的需用量急剧增加,电

2、厂干煤棚设计也日渐增多，在电厂干煤棚工程中采用网壳结构是近几年来发展起来的，目前全国已建的大跨度干煤棚工程有数百幢之多。其中采用双排支座形式建造的工程有：合肥二电厂一期、二期干煤棚工程，工程跨度为90米，设计采用正放四角锥三心圆焊接球网壳，嘉兴电厂干煤棚(跨度1035m，长度80m)和1998年建成的扬州第二发电厂干煤棚(跨度1036m，长度120m)是我国矩形平面最大跨度的两幢三心圆柱面网壳工程，台州电厂干煤棚(跨度801m，长度822m)采用了纵向带折线形的圆柱面网壳。采用单排支座形式建造的工程有：1999年建成的漳州后石电厂干煤棚，采用了直径125m的超过半球的球面网壳，成为我国跨度最大

3、的球面网壳，四川广安9075米干煤棚，河南省鸭河口电厂干煤棚，黄石西塞山电厂干煤棚等。总体来说，目前已建成或正在建设中的干煤棚工程主要还是采用双支座结构形式。2.工程概况：本设计为安徽金源热电有限公司电厂干煤棚屋面网壳工程，跨度89米，长度35米，矢高35米，网壳厚度为3米，采用正放四角锥螺栓球网壳。 本设计采用通过“国际认可”的浙江大学开发研制的MSTCAD最新版的MSTCAD-2006网壳结构分析设计软件，该软件成功设计了大量干煤矿设计案例，如2001年河南鸭河口电力干煤棚，跨度108m，采用三心圆柱面网壳，荣获空间结构优秀工程综合类一等奖，荣获詹天佑奖。同时采用了国内知名的空间设计软件（

4、同济大学研制的最新版3D3S8.0-2005空间分析软件）对该网壳工程的结构分别采用了单排支座和双排支座两种结构形式进行分析和对比复算，考虑目前安徽地区实际情况，经多方面比较，最终采用三心圆柱面双层网壳的双排支座约束结构形式，既保证结构安全又满足工艺要求，但整个工程的造价上有所提高。2.1.本工程的设计技术特点：1.本工程设计采用螺栓球节点网壳，上弦网格间距为3.5米，下弦网格为3米，网壳厚度为3米。采用螺栓球节点的优点主要有以下几点：螺栓球节点网壳大量加工制作在工厂内进行，工程质量有保证，现场安装工程量较小，可采用小单元拼装，质量有保证；焊接网壳现场焊接工程量大，且对焊接质量要求高，施工工期

5、长，强度不易保证。采用螺栓球网壳，网壳球较小，网壳厚度较薄，外型美观。2.由于考虑到本工程跨度大，纵长小，体型单薄，抗震性能差，对结构整体刚度要求高等特点，同时为了更好的释放由于温度荷载和风荷载对支座造成的水平推力过大。分别采用了单排支座和双排支座两种支座形式进行计算比较。2.2单排双排支座的优缺点比较：1）不同支座对基础产生的基础反力对基础的影响以及产生的原因：在满足工艺要求的基础上，采用上弦单排支座约束形式（见图1）图1 整个结构外形圆点代表支座约束按荷载规范要求进行加载计算完成后达到如下最支座反力结果见图2 按双排支座约束下支座的最不利支座约束反力如下，支座数量有12个增加到 42个。达

6、到的结果如下图3所示。 图3 双排支座最不利支座反力通过上面两组不同结构形式的支座反力可得到如下结论：采用单排支座形式，每边仅采用6个支座，左右两边共12个支座所产生的Z向（竖向）基础反力反比双排42个支座约束反力引起的竖向约束反力小。在Y方向的约束反力，由于在双排支座建模时对该方向的基础刚度进行了修正。引起Y方向12个支座的反力比42个支座大。对比以上结果单支座对基础的要求比双支座小，降低了单个土建基础的成本。同时采用单排支座在数量上也减少30个支座基础及相应的预埋件等，节约了土建部分的造价。 引起单支座反力小的主要原因是在采用单支座约束形式下，对整个结构由于温度荷载释放，强迫位移的影响和风

7、荷载的影响都有所减少。双排支座由于结构刚性大，结构因温度和强迫位移和风荷载的影响，上弦和下弦两个支座都被约束。整个结构属多次超静定，由于上部结构在外荷载作用下，产生很大的弯矩和结构内力。在这方面单排支座结构形式优于双排支座结构形式。2）单排支座和双排支座在结构用钢量的比较。结构形式杆件重量（）螺栓球重（）高强螺栓（）锥头（）封板（）套 筒（）销钉（）支座重量（）总计用量（）单排支座9091391693032299131102965151800121303双排支座946187966250237135542567156300127559单排支座总用钢量比双排支座用钢量节约（127559-12130

8、3）121303=6.25%3）单排支座在使用上能更好的发挥空间大的作用本工程若采用了单排支座三心圆网壳结构，如下图。干煤棚网壳网格尺寸3.5m *3.5 m 3m，钢筋混凝土柱支承、柱高度2.5 m、纵向间距7. m。采用单排支座的优点能有效地解决网壳支座被煤腐蚀的问题，避免支座附近杆件被煤压弯及被推煤机撞坏的可能事件的发生；干煤棚网壳柱支承柱纵向间距7m，必要时可以在柱间抽空局部杆件，方便推煤机沿横向出入，加强了干煤棚和露天煤场的联系，改善了交通组织；在同等有效容积的前提下，干煤棚跨度S可以减少10%左右，占地面积相应减少，见右图所示。4）单双排支座在结构安全和稳定性方面比较 由于采用单排

9、支座，仅在网壳上弦采用单排连接，对整个网壳的空间受力体系相对较差。采用双排支座形式，由于支座数量多，结构所受约束多，结构可靠度更高，抗外界不利因素强，对由于煤棚由于堆煤荷载对结构造成的破坏抵抗力强。3电厂干煤棚螺栓球网壳支座设计的选型经济性总结：大跨度电厂干煤棚采用网壳结构采用单排支座约束比采用双排支座约束在节约用钢量5%10%左右，节约整个工程造价约1015%。但工程的整个刚度相对较差。对于跨大在80米以内的工程，建议采用单排支座形式。若工程跨度超过80米以上，目前还是以双支座结构形式为主，随着单支座的理论日渐完善和工程的逐步应用，还有很多理论有待进一步完善。参考文献：浙江大学空间结构研究中心 MST空间软件 国大跨度空间钢结构的发展与展望浙江大学 董石麟